补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法及系统。该方法包括：设置函数a(t)，用以代表传感器偏移量或物体运动的物理量实际真值；以预定的时间间隔Δt接收传感器输出的惯性测量系统在运动状态下的感测数据，并对感测数据进行处理，以获得多个数据Aj，j=1、2、3……n；针对至少一个时间点tj=Δt*j，根据经验或合理猜测使用基函数低阶起算前面若干个函数做曲线拟合和/或使用边界的限定条件，经处理得出至少一组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件；根据至少一组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件及静止条件，求出函数a(t)的表达式；根据函数a(t)的表达式，得到(Aj-a(t))、Aj的拟合函数，从而实现偏移量消除。实施本发明专利技术，能够有效消除误差，提高测量数据精度。

【技术实现步骤摘要】
补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法及系统
本专利技术涉及惯性测量系统，更具体地说，涉及一种补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法及系统。
技术介绍
目前由于工艺的问题，多数惯性传感器并不能达到理想器件的要求，在实际使用中还存在一些本身固有的误差，如姿态误差、加速度误差或速度误差，或者是由于内部噪声、偏移、旋转所引起的误差，这些误差有些能够测量，有些不能测量，无论是否能够检测到，它都会在实际应用中以某种方式显现出来，给系统造成巨大的伤害，甚至造成系统崩溃。在对传感器例如加速度计、陀螺仪、地磁传感器等的数据处理中发现，传感器由于存在内部噪声、或零点即静止状态下输出值有偏差，或者因为多轴传感器由于旋转运动加上各轴中心点不一导致原始输出数据（加速度、角速度、磁力强度等）出现与真实值之间的偏差，或者原始数据在经过一次积分、二次积分后也会产生偏差，这样的偏差如果不有效地校正，将会极大地影响数据的精度，甚至导致数据发散而失效。如果将偏移量消除将有效提高数据精度，而加速度计、陀螺仪、地磁传感器数据都存在这样的偏移量问题，无论哪种因素所产生的误差最后都能以某种偏移量体现出来。因此有必要开发一种消除偏移量的方法及系统，以达到消除误差，稳定系统的目的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有惯性传感器在实际使用中存在误差的问题，提供一种补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法及系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法，包括：A、设置函数a(t)，用以代表所述惯性测量系统中的传感器偏移量或传感器所要量测的物体运动的物理量实际的真值，其中t表示时间；B、以预定的时间间隔Δt接收传感器输出的惯性测量系统在运动状态下的感测数据，并对所述感测数据进行处理，以获得多个数据Aj，j=1、2、3……n；C、针对至少一个时间点tj=Δt*j，使用曲线拟合和/或使用边界的限定条件，经处理得出至少一组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件；其中，当函数a(t)代表传感器偏移量时，（Aj-a(t)）代表真实没有偏移的运动数据；当函数a(t)代表传感器所要量测的物体运动的物理量实际的真值时，（Aj-a(t)）代表偏移量；D、根据所述至少一组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件及静止条件，求出函数a(t)的表达式；E、根据函数a(t)的表达式，得到(Aj-a(t))、Aj的拟合函数，从而实现偏移量消除。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法中，步骤C包括：C1、对（Aj-a(t)）和a(t)，使用曲线拟合和/或使用边界的限定条件，得出第一组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件；C2、对Aj、a(t)和（Aj-a(t)）的一次和/或二次积分，使用曲线拟合和/或使用边界的限定条件，得出第二组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件；和/或C3、对（Aj-a(t)）和/或a(t)的一次和/或二次积分，使用静止条件，得出第三组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法中，所述函数a(t)用以下形式表示：时间t的k阶多项式，其中k=0，1，2……n，或正弦余弦函数的线性组合a0+Σ(aksin(kt)+bkcos(kt))，其中，a0、ak、bk为待定系数，k=1，2……n，或数学上可数的区间正交函数基的前m个函数的任意线性组合，其中m是预定的正整数。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法中，所述感测数据是加速度、速度、角速度、角加速度中的一种或多种，所述函数a(t)相应地是加速度、速度、角速度、角加速度中的一种或多种。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法中，所述步骤D包括使用拉格朗日乘子法、或微分及限定条件及限定边界条件的方法处理计算出函数a(t)中的所有系数，以求出函数a(t)的表达式。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法中，所述步骤B中对所述感测数据进行处理包括，对感测数据进行以下至少一种处理：滤波算法、旋转、经连续函数转换和积分。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法中，所述步骤A包括通过测试或经验值设置函数a(t)。本专利技术解决其技术问题所采用的另一技术方案是：构造一种补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的系统，包括：函数设置模块，用于设置函数a(t)，用以代表所述惯性测量系统中的传感器偏移量或传感器所要量测的物体运动的物理量实际的真值，其中t表示时间；感测数据处理模块，用于以预定的时间间隔Δt接收传感器输出的惯性测量系统在运动状态下的感测数据，并对所述感测数据进行处理，以获得多个数据Aj，j=1、2、3……n；限定条件确认模块，用于针对至少一个时间点tj=Δt*j，使用曲线拟合和/或使用边界的限定条件，经处理得出至少一组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件；其中，当函数a(t)代表传感器偏移量时，（Aj-a(t)）代表真实没有偏移的运动数据；当函数a(t)代表传感器所要量测的物体运动的物理量实际的真值时，（Aj-a(t)）代表偏移量；函数求解模块，用于根据所述至少一组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件及静止条件，求解出函数a(t)的表达式；拟合模块，用于根据函数a(t)的表达式，得到(Aj-a(t))、Aj的拟合函数，从而实现偏移量消除。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的系统中，限定条件确认模块包括：第一确认模块，用于对（Aj-a(t)）和a(t)，使用曲线拟合和/或使用边界的限定条件，得出第一组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件；第二确认模块，用于对Aj、a(t)和（Aj-a(t)）的一次和/或二次积分，使用曲线拟合和/或使用边界的限定条件，得出第二组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件；和/或第三确认模块，用于对（Aj-a(t)）和/或a(t)的一次和/或二次积分，使用静止条件，得出第三组（Aj-a(t)）、a(t)的限定条件。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的系统中，所述函数a(t)用以下形式表示：时间t的k阶多项式，其中k=0，1，2……n，或正弦余弦函数的线性组合a0+Σ(aksin(kt)+bkcos(kt))，其中，a0、ak、bk为待定系数，k=1，2……n，或数学上可数的区间正交函数基的前m个函数的任意线性组合，其中m是预定的正整数。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的系统中，所述感测数据是加速度、速度、角速度、角加速度中的一种或多种，所述函数a(t)相应地是加速度、速度、角速度、角加速度中的一种或多种。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的系统中，所述函数求解模块使用拉格朗日乘子法、或微分及限定条件及限定边界条件的方法处理计算出函数a(t)中的所有系数，以求解出函数a(t)的表达式。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的系统中，所述感测数据处理模块对所述感测数据进行处理包括，对感测数据进行以下至少一种处理：滤波算法、旋转、经连续函数转换和积分。在本专利技术所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的系统中，所述函数设置模块通过测试或经验值假设函本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法，其特征在于，包括：A、设置函数a(t)，用以代表所述惯性测量系统中的传感器偏移量或传感器所要量测的物体运动的物理量实际的真值，其中t表示时间；B、以预定的时间间隔Δt接收传感器输出的惯性测量系统在运动状态下的感测数据，并对所述感测数据进行处理，以获得多个数据Aj，j=1、2、3……n；C、针对至少一个时间点tj=Δt*j，使用曲线拟合和/或使用边界的限定条件，经处理得出至少一组（Aj?a(t)）、a(t)的限定条件；其中，当函数a(t)代表传感器偏移量时，（Aj?a(t)）代表真实没有偏移的运动数据；当函数a(t)代表传感器所要量测的物体运动的物理量实际的真值时，（Aj?a(t)）代表偏移量；D、根据所述至少一组（Aj?a(t)）、a(t)的限定条件及静止条件，求出函数a(t)的表达式；E、根据函数a(t)的表达式，得到(Aj?a(t))、Aj的拟合函数，从而实现偏移量消除。

【技术特征摘要】
1.一种补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法，其特征在于，包括步骤：A、设置函数a(t)，用以代表所述惯性测量系统中的传感器偏移量或传感器所要量测的物体运动的物理量实际的真值，其中t表示时间；B、以预定的时间间隔Δt接收传感器输出的惯性测量系统在运动状态下的感测数据，并对所述感测数据进行处理，以获得多个数据Aj，j＝1、2、3……n；C、针对至少一个时间点tj＝Δt*j，使用曲线拟合和/或使用边界的限定条件，经处理得出至少一组(Aj-a(t))、a(t)的限定条件；其中，当函数a(t)代表传感器偏移量时，(Aj-a(t))代表真实没有偏移的运动数据；当函数a(t)代表传感器所要量测的物体运动的物理量实际的真值时，(Aj-a(t))代表偏移量；D、根据所述至少一组(Aj-a(t))、a(t)的限定条件及静止条件，求出函数a(t)的表达式；E、根据函数a(t)的表达式，得到(Aj-a(t))、Aj的拟合函数，从而实现偏移量消除。2.根据权利要求1所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法，其特征在于，步骤C包括：C1、对(Aj-a(t))和a(t)，使用曲线拟合和/或使用边界的限定条件，得出第一组(Aj-a(t))、a(t)的限定条件；C2、对Aj、a(t)和(Aj-a(t))的一次和/或二次积分，使用曲线拟合和/或使用边界的限定条件，得出第二组(Aj-a(t))、a(t)的限定条件；和/或C3、对(Aj-a(t))和/或a(t)的一次和/或二次积分，使用静止条件，得出第三组(Aj-a(t))、a(t)的限定条件。3.根据权利要求2所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法，其特征在于，所述函数a(t)用以下形式表示：时间t的k阶多项式，其中k＝0，1，2……n，或正弦余弦函数的线性组合a0+Σ(aksin(kt)+bkcos(kt))，其中，a0、ak、bk为待定系数，k＝1，2……n，或数学上可数的区间正交函数基的前m个函数的任意线性组合，其中m是预定的正整数。4.根据权利要求3所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法，其特征在于，所述感测数据是加速度、速度、角速度、角加速度中的一种或多种，所述函数a(t)相应地是加速度、速度、角速度、角加速度中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法，其特征在于，所述步骤D包括使用拉格朗日乘子法、微分、所述限定条件或所述边界的限定条件的方法中的一种或多种处理计算出函数a(t)中的所有系数，以求出函数a(t)的表达式。6.根据权利要求1至5中任一项所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法，其特征在于，所述步骤B中对所述感测数据进行处理包括，对感测数据进行以下至少一种处理：滤波算法、旋转、经连续函数转换和积分。7.根据权利要求6所述的补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的方法，其特征在于，所述步骤A包括通过测试或经验值设置函数a(t)。8.一种补偿惯性测量系统在运动中产生的误差的系统，其特征在于，包括：函数设...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗富强，纪家玮，
申请(专利权)人：深圳市宇恒互动科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：